TECHNOLOGICZNE ASPEKTY PRZEMIAN TEMPERATUROWYCH KWARCOWEJ OSNOWY PIASKOWEJ SYNTETYCZNEJ MASY FORMIERSKIEJ Z BENTONITEM

Transkrypt

1 POLITECHNIKA KRAKOWSKA JERZY S. KOWALSKI TECHNOLOGICZNE ASPEKTY PRZEMIAN TEMPERATUROWYCH KWARCOWEJ OSNOWY PIASKOWEJ SYNTETYCZNEJ MASY FORMIERSKIEJ Z BENTONITEM SERIA MECHANIKA MONOGRAFIA 394 KRAKÓW 2011

2 WYDAWNICTWA POLITECHNIKI KRAKOWSKIEJ Jan Kazior ISSN X

3 2

4

5 W bent W masy R r W P W 2 m Pa s S w t R c R c t l

6

7 1. WPROWADZENIE

8

9

10 c 2 a = λ 2 cρ

11 b 2 λ b= = a λcρ ( ) α = b π τ τ / 2

12 12 b 2 2

13 2 2 O 3 3 ) 2

14

15 W k S w W k W k W k W k W k

16 2 2 n

17 17 Rys Budowa pakietowa montmorylonitu [29] Bentonity sodowe w przeciwie stwie do bentonitów wapniowych charakteryzuje du o mniejsza wra liwo mas formierskich na zawarto wilgoci. Du a wra- liwo na stopie nawil enia jest zjawiskiem niekorzystnym, gdy jest m.in. przyczyn powstawania strupów na odlewach. Bentonity sodowe, w porównaniu z wapniowymi, charakteryzuje równie wi ksza odporno na dzia anie podwy szonych temperatur. Bentonity maj znacznie wi ksz zdolno poch aniania wody ni inne gliny. Zdolno ta jest zwi zana z rodzajem kationów wymiennych i jest du o wi ksza dla bentonitów sodowych ni dla wapniowych. Kationy wymienne maj tak e wp yw na lepko zawiesin bentonitowych i zdolno ci tiksotropowe zawiesin, co pozostaje w zwi zku z poziomem w a ciwo ci wi cych bentonitów [52]. Z tych te wzgl dów najczciej stosowanymi w odlewnictwie lepiszczami s bentonity sodowe. Bentonit sodowy jest powszechnie znany ze swoich wybitnych zdolno ci p cznienia. Mo e adsorbowa 5 razy wi cej wody ni sam wa y, a przy pe nym nasyceniu zajmuje obj to razy wi ksz ni w stanie suchym. Niezwyk a zdolno adsorpcji wody czyni go równie bardzo plastycznym i odpornym na prze amania i p kni cia, jego granica p ynno ci jest rz du %. Z uwagi na dost pno dla wody i jonów wymiennych, oprócz powierzchni zewn trznej cz stek, równie powierzchni w przestrzeniach mi dzypakietowych, montmorillonit sodowy charakteryzuje si wyj tkowo du powierzchni w a ciw : m 2 /g. Oznacza to, e mniej ni 10 g w pe ni zdyspergowanego bento-

18

19 atomy wodoru w cz steczkach wody (rys. 2.4) i mo liwe staje si wi zanie wodorowe mi dzy atomami tlenu w bentonicie i atomami wodoru w wodzie (rys. 2.5). 19 Rys Rozmieszczenie atomów wodoru i tlenu w sieci wody (wg Hendricksa i Jeffersona) [29] Rys Kon guracja sieci bentonitu (wg Hendricksa i Jeffersona) z cz steczkami wody [29] Ujemny adunek powierzchni pakietów. Podstawienia kationów w obr bie warstwy glinotlenowej powoduj powstanie nadmiaru adunków ujemnych na powierzchniach pakietów. Elektrony te umo liwiaj tworzenie si wi za wodorowych o charakterze czciowo atomowym pomi dzy cz steczkami wody a powierzchniami pakietów. Uwa a si, e obecno wi za atomowych

20

21 2 21

22 22

23

24

25

26 2

27 ] ]

28 2

29 2 ]

30 2 Z ]

31 ] 2

32

33

34

35 α βα

36

37 2

38

39 3

40

41 western bentonite southern bentonite

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52 s o o o o z o w c w w w w c w w c w c ow op

53

54

55 R c W R r W P W S W W bent W masy 2 2

56 2 2 W bent W masy R W r

57 R c W P W 2 m, Pa s S w R c t l R c t l R c t l R c t 2

58 W bent W masy R c W R r W 1 P W S w 2 m Pa s 2 1

59 W bent W masy R c W R r W P W S w 2 m Pa s 1 2 W bent W masy R c W R r W P W S w 2 m Pa s 1 2

60 W bent W masy R c W R r W P W S w 2 m Pa s 1 2 W bent W masy R c W R r W P W S w 2 m Pa s 1 2

61

62

63 W bent W masy R c W R r W P W S w 2 m Pa s 1 2

64 64 8

65 R c t 2 ] R c t l R c t 2 ] R c t l

66 R c t R c t l

67 67 Tabela 6.10 Temp. R c t 10 1 R c t 10 1 l C mm Temperatura

68 R c t R c t l

69 R c t R c t l

70 R c t R c t l

71 R c t R c t l

72 l l

73

74

75 l R c t l R c t lr c t R c t

76 R c t 2 R c t l

77 R c t l

78 R c t l

79 R c t l R c t l

80 R c t l R c t l

81 R c t l R c t l R c t l R c t l

82 R c t l R c t l R c t l R c t l

83 R c t 83

84 84 l

85 R c t [MPa] R c t

86 l [mm] l

87 R c t [MPa] R c t

88 l [mm] l

89 R c t 89

90 90 l [mm] l

91 R c t 91

92 l [mm] l

93

94

95 l

96 skich

97 Bentonit odlewniczy Krystalochemia mierskich Niemetaliczne surowce mineralne

98 wych Odlewnictwo mierskie cowe

99 R skich

100

101 101 TECHNOLOGISCHE ASPEKTE TEMPERATURUMWANDLUNGEN DER QUARZMATRIX DES SYNTHETISCHEN FORMSANDES MIT BENTONIT Z u s a m m e n f a s s u n g In der Bearbeitung wurden Probleme der Wahl von der Zusammensetzung der Formsände hinsichtlich ihres Verhaltens im Kontakt mit üssigen Metallen dargestellt. Die Forschungen der Erscheinungen, die in hohen Temperaturen vorkommen, ermöglichen die Bewertung der Brauchbarkeit der Zusammensetzung von Formsänden in realen Arbeitsbedingungen, was zur Beseitigung der aus dem Formsand herkommenden Gussfehler führt. Die Versuche wurden mit gewählten Formsänden, die den Bestandteil der Zusammensetzung der klassischen Formsände ohne Zusatz von Kohle bilden, durchgeführt. Es wurde der Ein uss der Zusammensetzung der Formsände und ihrer Feuchtigkeit auf Liniendehnung und Spannungen, die durch polymorphische Veränderungen vom Quarz hervorgerufen werden, bestimmt. Die Analyse dieser Erscheinungen wurde auf Grund der räumlichen Diagramme, die auf Basis der während der Versuche erhaltenen Daten entstanden sind, durchgeführt. Es wurde ein deutlicher Ein uss der Veränderung vom Quarz in Quarz α in Temperaturen gegen 600 C beobachtet.